1 / 13

Digitální televize DVB

Digitální televize DVB. Prof. Ing. Václav Říčný, CSc. Současná televizní technika a videotechnika kurz U3V. Program semináře a cvičení. Digitální videosignál – co je to a jak vzniká? Digitální televize – výhody a nevýhody. Současný stav digitální televize ve světě.

seamus
Download Presentation

Digitální televize DVB

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Digitální televize DVB Prof. Ing. Václav Říčný, CSc. Současná televizní technika a videotechnika kurz U3V

  2. Program semináře a cvičení • Digitální videosignál – co je to a jak vzniká? • Digitální televize – výhody a nevýhody. • Současný stav digitální televize ve světě. • Digitalizace – doporučení ITU-R. • Standardy digitální televize DVB-S, DVB-C a DVB-T. • Stav DVB-T v Evropě a v České republice. • Co nového digitální televize přinese divákovi?

  3. SOUČASNOST A BUDOUCNOST DIGITÁLNÍ TELEVIZE DVB (DigitalVideo Broadcasting) Co je to a jak se vytváří ze spojitého signálu signál digitální ? V obrázku značí a) časový průběh původního spojitého signálu, b) signál vzorkovaný v čase s periodou danou Shannon-Kotelnikovovým zákonem fvz 2 fmax c) odpovídající digitální signál – sekvence nul a jedniček vyjadřující v tzv. binárním kódu velikost jednotlivých vzorků

  4. SOUČASNOST A BUDOUCNOST DIGITÁLNÍ TELEVIZE DVB (DigitalVideo Broadcasting) Drtivá většina dějů v přírodě i v živých organismech je spojitá (analogová). Přesto se lidé již řadu let snaží všechny procesy a signály diskretizovat a digitalizovat ? Digi- talizovaný signál také obsahuje oproti původnímu spojitému signálu další systémová zkreslení a v televizní technice je třeba jej navíc před zobrazením vracet zpět do spoji- tého formy. To vše tedy musí mít nějaký důvod….. Hlavní výhody digitálních televizních a obrazových signálů: - vysoká odolnost vůči nelineárním zkreslení a kolísání útlumu přenosové trasy, - možnost aplikace nespojitých modulačních metod při vf. přenosu a tím zlepšení energetické účinnosti a lepší využití kmitočtových pásem, - při pozemním vysílání možnost kvalitního příjmu i v pohybujících se dopravních prostředcích, - možnost automatizované počítačové kompenzace prakticky všech typů zkreslení - obrazových signálů v produkční části TV řetězu (TV studio), - zvýšení kvality a kapacity záznamu vyplývající z nových medií (optický záznam), - neomezené možnosti digitálního trikového zpracování - možnost zlepšení vlastností TV přijímačů (např. 1 00 Hz rozklad, redukce šumu, funkce obraz v obraze PIP aj.) a řada dalších méně podstatných výhod…… Nevýhody digitálních televizních a obrazových signálů: - velká šířka kmitočtového pásma digitálního přenosového kanálu pro přenos digitálního sig- nálu (cca 10 až 20x většíve srovnání s původním „zdrojovým“ analogovým signálem),

  5. původně složitější a dražší technické prostředky a obvody pro zpracování digitálních signálů. První nevýhodu beze zbytku odstranily moderní rychlé kompresní algoritmy (JPEG, MPEG 1,2,4,7 a další) používané dnes v digitální televizi, fotografii, při videokonferen- cích apod., které umožnily snížení objemu digitálních dat statických obrazů a přenoso- vé rychlosti u dynamicky proměnných obrazů (např. v programové televizi) až 300 x bez pozorovatelného snížení kvality obrazu. Tento zázrak umožnily tři podstatné vlast- nosti obrazu (obrazového signálu) a to: - redundance obrazové informace – nadbytečnost obrazové informace – např. statický snímek je opakovaně přenášen 25x za sekundu, - irelevance obrazové informace – nepodstatnost obrazové informace – např. v obraze jsou přenášeny i detaily, které divák nemůže, vzhle- dem k vlastnostem zraku, vůbec rozlišit, - korelace obrazu – okolní obrazové prvky obrazu v obou směrech roz- kladu, ale i v časově následujících snímcích jsou vel- mi podobné. Druhá nevýhoda je již v současnosti prakticky smazána díky pokroku v oblasti tech- nologie výroby rychlých integrovaných obvodů pro zpracování digitálních signálů. Digitalizaci i zpětná obnova analogového signálu se provádí pomocí - analogově-digitálních převodníků (A/D převodníků), - digitálně-analogových převodníků (D/A převodníků).

  6. Současný stav digitální televize ve světě Současný stav využívání digitální televize ve světě (stav k 1.1.2001) je patrný z obrázku. V Evropě se podařilo na rozdíl od zbytku světa standardizovat jediný vysílací standard DVB se třemi verse- mi, lišícími se prakticky pouze použitými nespojitými (digitálními modulacemi) DVB – S pro satelitní vysílání DVB – C pro kabelovou distribuci DVB –T pro pozemní (terestrické) vysíláni Všechny verse užívají společný standard digitalizace (ITU R601) a kódování digitálních signálů v základním pásmu (především kompresní algoritmus MPEG 2).

  7. Doporučení pro digitalizaci obrazových signálů ITU R 601 Jeho základ vnikl v roce1982 a byl přijat jako celosvětově platný standard složkové digitalizace obrazových signálů (tzy. úplných barevných signálů) barevné televize. Digitalizace se uskutečňu- je zvlášť pro jednotlivé složky úplného barevného signálu – jasovu Y a dvě chrominanční CB, CR. Základní parametry digitalizace dle doporučení ITU R 601 kmitočet vzorkování fvzYjasového signálu Y………13,50 MHz kmitočet vzorkování fvzC složkových chrominančních signálů CB aCR…….6,75 MHz (tomu odpovídá 720 jasových a 360 vzorků chrominančních na každém řádku obrazu) kvantování jasového signálu……256 úrovní mezi černou a bílou (každý vzorek je přenášen m = 8 bitovým digitálním slovem – 28 = 256) kvantování chrominančních signálů……..256 úrovní Přenosová (tźv. bitová) rychlost R při seriovém přenosu takto digitalizovaného úplného barev- ného signálu platí R = fvzY . m+ 2fvzC .m = 13,5 . 8 + 2. 6,75 . 8 = 216 Mbitů/s Takový nekomprimovaný digitální signál by pro přenos vyžadoval kanál se šířkou pásma cca 120 MHz - tedy cca 15 stávajících standardních analogových kanálů normy CCIR D ( 8 MHz). Problém řeší komprese digitálních obrazových signálů dle kompresního standardu MPEG 2

  8. Standard DVB - S Standard DVB-S používá - složkovou digitalizaci dle doporučení ITU R 601, - komprimaci digitálních obrazových a zvukových(audio) dat dle standardu MPEG 2 ve formě společného transportního toku. V jednom toku může být umístěn multiplex i více služeb (více TV kanálů, rozhlasových kanálů, počítačových dat aj.), - ochranné kódování (zabezpečení dat) FEC1 (blokový Reed-Solomonův kód) a FEC 2 (konvoluč- ní kód) s prokládacím stupněm, - nespojitou kvadraturní fázovou modulaci QPSK. Tato modulace umožňuje jedním satelitním transpondérem s obvyklou šířkou pásma 27 MHz vysílat tok digitálních dat odpovídající až 6 standardním televizním programům. Digitální televizní vysílání v tomto standardu představuje zatím nejrozšířenější formu digitálního vysílání pomocí satelitů umístěných na geostacionární dráze. Prostřednictvím řady satelitů nad Evropou (např. ASTRA A až G, Hotbird, Eutelsat aj.) lze již přijímat více jak 1000 digitálních kanálů (programů) , z nichž některé jsou vysílány volně, ale většinou v enkryptované (zakódova- né formě) v rámci tzv. televize s podmíněným přístupem (placená televize Pay TV nebo Pay per View). K jejich příjmu je třeba digitální satelitní přijímač vybavený dekodérem MPEG 2 a pří- slušnou enkrypční kartou. Pro Českou republiku v tomto standardu vysílá již od roku 1997 transpondér CZECH LINK (s vesměs enkryptovanými televizními programy ČT1, ČT2, PRI- MA TV, GALAXIE sport, Stanice O a několika volně šířenými rozhlasovými programy) umístě- ný na satelitu Eurobird 1 (28,5° E). Původně byla tato služba určena pro distribuci televizních a rozhlasových signálů k pozemním vysílačům.

  9. Standard DVB -C Tento standard je určen pro kabelovou distribuci televizních signálů. Užívá prakticky stejné digitalizační principy a zpracování signálů v základním pásmu jako standard DVB-S s jednou výjimkou. Vzhledem k tomu, že u kabelové distribuce se předpokládá nejkvalitnější přenosový kanál, nepoužívá se konvoluční zabezpečení datového toku FEC 2. Jako modulační metoda pro standard DVB- C byla vybrána nespojitá vícestavová kvadraturní amplitudová modulace 16-QAM až 256-QAM. Tato modulace umožňuje velmi účinné využití kmitočtového pásma, ale je mé ně odolná vůči šumům a zkresle- ním v přenosovém kanále. Pro ilustraci – modulace 32-QAM umožňuje ve standardním kanálu kabelové televize (šířka pásma 8 MHz) přenášet digitální datový tok rychlostí až 30 Mbitů/s, tedy až 6 komprimovaných televizních signálů, kterým odpovídá šest televizních programů standardní kvality včetně stereofonního (případně DUO) zvukového doprovodů Hi-Fi kvality. Digitální distribuci televizních signálů dle standardu DVB-S v České republice zatím většina operátorů kabelová televize využívá pouze omezeně !! Důvodem je skutečnost, že na trhu prakticky nejsou televizní přijímače s demodulátory QAM a dekodéry MPEG 2. Přímý příjem standardu DVB-C by tedy byl možný pouze s přídavným za- řízením (tzv Set Top Box) a vlastní televizní přijímač by sloužil pouze jako monitor.

  10. Standard DVB - T Tento standard je určen pro pozemní (terestrické) televizní vysílání. Užívá stejné digitalizační principy a zpracování signálů v základním pásmu jako standard DVB-S. Pozemní vysílání může být výrazně ohroženo např. průmyslovými a dopravními rušivými signály, ale hlavně odrazy (tzv. vícenásobný příjem) od překážek mezi vysílačem a přijímačem. Ty v případě analogové televize způsobují vznik vedlejších kontur v obraze (tzv. „duchů“), ale při digitálním vysílání by mohly zcela znemožnit identifikaci jednotlivých digitálních symbolů. Proto byla pro standard DVB-T zvolena digitální modulace OFDM, případně ve spojení s ochranným zabezpečovací kó- dováním FEC COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex). Tato modulace je velmi odolná vůči zkreslení digitálního signálu vlivem odrazů a umožňuje dokonce kvalitní pří- jem televizního signálů i v pohybujících se dopravních prostředcích. Rychlý rozvoj pozemního digitálního vysílání dle standardu DVB-T v posledních létech v Evropě naznačuje jeho význam pro další vývoj televizní techniky. Hlavní důvodem však jsou omezené možnosti současné pozemní analogové televize při požadovaném zvyšování počtu programů. Ta je dnes u nás i ve světě limitována absolutním nedostatkem nosných kmitočtů. Kmitočtové plány v současných televizních pásmech I až V jsou prakticky vyčerpány. Digitální vysílání DVB-T se, díky použité modulaci COFDM, uskutečňuje v tzv. jednokanálové síti vysílačů, které se vzájem- ně neruší a na jediném kmitočtu může být vysíláno i více programů. To vše svědčí o tom, že v dohledné době několika let analogové pozemní televizní vysílání defini- tivně skončí a bude nahrazeno vysíláním digitálním. Po přechodnou dobu bude nutná koexisten- ce analogové a digitální televize. Její dobu trvání bude určovat především připravenost trhu na digitální vysílání v oblasti vhodných přijímačů, případně adaptérů pro stávající přijímače.

  11. Stav digitálního vysílání DVB-T v Evropě a v České republice V Evropě již pravidelně digitálně vysílá dle standardu DVB-T Velká Britanie (1998), Švédsko (1999), Španělsko (2001) a oficiálně zahájení ohlásila Francie (konec roku 2003). V těchto zemích se vysílá vždy několik datových multiplexů (min. jeden veřejnoprávní, ostatní komerční) s řadou TV programů a dalších služeb a pokrytí vysílání přesahuje 80 % území státu. Experimentálně se v Evropě vysílá např. v Belgii, Dánsku, Itálii, Chorvatsku, Irsku, Německu, Norsku, Maďarsku, Švýcarsku, Ukrajině, České republice a jinde. Všechny tyto státy přepoklá- dají zahájení pravidelného digitálního vysílání DVB-T v období let 2010-2015 se současným defi- nitivním ukončením stávajícího analogového vysílání. V České republice zahájily experimentální vysílání DVB-T • v roce 2000 České radiokomunikace na 25.kanále z vysílačů Praha-město (1 kW) a Cukrák (250 W). V jednom multiplexu jsou vysílány 3 TV programy (ČT1, ČT1, NOVA) a 2 rozhla- sové programy (ČRo1 a ČRo2). Cílem projektu je posoudit možnost koexistence digitálního i analogového vysílání (v Praze sousední kanály 24 a 26), • v roce 2000 společnost Czech Group na 46. kanále ze třech vysílačů v Praze (Strahov, Ládví a Kavčí Hory). Technologie pro tento experiment, který sledoval prakticky stejné cíle jako v předcházejícím případě a tvá stále, dodala firmy Rohde-Schwarz a Philips. Do budoucna navrhuje skupina pro digitální vysílání Rady pro rozhlasové a televizní vysílání ČR zahájení vysílání DVB-T se dvěma programovými datovými multiplexy a to - multiplex veřejnoprávní: ČT 1, ČT 2, ČT retro, ČT info a další dodatečné služby, - multiplex komerční: např.TV NOVA, PRIMA TV, Stanice O, TVregiony a další.

  12. K postupnému omezování analogového vysílání bude docházet podle stupně dostup- nosti a ceny vhodných TV přijímačů, příp. Set Top Boxů pro příjem signálů DVB-T. Zatím se zdá, že rychlejšímu postupu zavádění digitálního pozemního vysílání DVB-T nebrání ani tak technické důvody, jako spíše chybějící potřeb legislativa, což je konec konců pro Českou republiku symptomatické…. Ukázky současných digitálních TV přijímačů a Set Top Boxů • V současné době existuje řada nevyjasněných otázek k dalšímu vývoji DVB-T u nás • Bude o ni zájem veřejnosti a co přinese nového ve srovnání se současnou televizí ? • Jaký bude zájem komerčních televizí o tuto formu vysílání ? • Kdo a jak bude financovat přechod veřejnoprávní televize na DVB-T _? • Jaká bude role státu (legislativní, regulační, dotační) ? • Kdo by měl hrát řídicí úlohu v procesu digitalizace pozemního TV vysílání ? • Jaká bude kupní síla obyvatelstva při ukončení současného analogového vysílání ?

  13. A na závěr nejdůležitější otázku Co nového digitální televize přinese divákovi ? Odpověď není tak obtížná vzhledem k tomu, že s některými formamidigitálního vy- sílání (např. DVB-S) jsme se již měli možnost seznámit. Digitální TV vysílání přinese zejména: - tzv. digitální kvalitu obrazu, která se prakticky liší od současné kvality obrazu analogové televize pouze tím, že v obraze je prakticky neznatelný šum (obraz je buď kvalitní nebo není vůbec….), - výrazné zlepšení kvality zvukového doprovodu(ů) a zvýšení počtu audiokanálů, • možnost rozšíření na televizi s vysokým rozlišením HDTV (za předpokladu odpo- vídajícího přijímače), • nové služby včetně interaktivních (zejména ve standardu DVB-C), Internet, tele- banking, dálkové měření energií, objednávky zboží, vstupenek, ochrana bytu a další, • širší uplatnění televize s podmíněným přístupem (Pay TV, Pay per View), • v případě pozemního vysílání DVB-T možnost kvalitního televizního příjmu i v mobilních prostředcích, • v případě DVB-T především efektivní využití kmitočtů stávajících TV kmitočto- vých pásem a podstatné rozšíření počtu televizních i rozhlasových programů. Další informace najdete na Internetu – např. na adresách www digtv.cz, dvb.org, digimedia.cz, parabola.cz a dalších

More Related